Способ определения механических свойств затвердевшего слоя отливки

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИН П 9) 01) 1 01 м 3/10) З(51) 3 01 М 3/ В 22 Э 2/ ОПИСАНИЕ ИЭОБРЕТЕНИК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(71) Научно"исследовательский институт специальных способов литья(56) 1, Борздыка А.М, Методы горячимеханических испытаний металлов.М., Металлургиздат, 1955, с. 5-20.2. Авторское свидетельство СССРВ 160615, кл. Ь 01 М 3/18, 1962.(54) (57) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ МЕХАНИЧЕСКИХ СВОЙСТВ ЗАТВЕРДЕВШЕГО СЛОЯ ОТЛИВКИ, включающий заливку расплава в литейную форму, его кристаллизацию, отвод части формы от рабочейповерхности образца, приложение кнему нагрузки, измерение нагрузкии деформации образца, о т л ич а ю щ и й с я тем, что, с цельюрасширения функциональных возможностей метода и повышения точностиопределения механических свойствпри высоких температурах, послекристаллизации слоя образца толщиной, меньшей половины толщины образца, и отвода части формы от образца воздействуют давлением на зеркало незатвердевшего расплава в образце, а затем сливают расплав и измеряют толщину затвердевшего слоя.Изобретение относится к литейному производству, в частности к опре. -делению механических свойств затвердевшего слоя отливки в условиях егоформиров ания и к способам испыт ани ясвойств металлов.Для расчета технологических режи"мов получения отливок, повышения ихкачества и оптимизации процессовизготовления необходимы данные опрочностных и пластических свойствахзатвердевшего на стенках формыслоя расплава и их изменения во времени, в процессе формирования отливки.Так, при литье под давлением 15необходимо знать прочность коркидля предотвращения прорыва сплавапо стыкам подвижных частей, прикокильном литье необходимо определять момент раскрытия кокиля, обеспечивающий сохранение размеров иконфигурации отливки.Известны способы определениямеханических свойств сплавов (образцов) при высоких температурах Г 1 Ч25Известные способы не позволяютдостоверно определять указанные меха-нические свойства в условиях, близ"ких к реальным условиям Формйрованияотливок в литейных формах, по следуюО ,щим причинам: во-первых, определениесвойств в известных способах происходит при равномерной температурепо сечению образца, в то время какв затвердевшем слое имеется существ енная неравномерность температуры; во-вторых, определение свойствв известных способах выполняют наобразцах, имеющих по сечению одинаковые свойства, в то время как в затвердевшем слое сплава свойства . 40меняются в направлении от поверхности формы вглубь отливки в связи с разной температурой и различным состоянием сплава по сечению слоя;в-третьих, определение свойств в известных способах происходит наобразцах постоянного сечения, в товремя как толщина затвердевшего слояменяется с большой скоростью в связи с продолжающимся его охлаждением 5 Ои кристаллизацией в литейной форме.Наиболее близким к предлагаемомупо технической сущности и достигаемому результату является способ испытания литых образцов при высоких 55 температурах, включающий заливку расплава в литейную форму, его кристаллизацию, отвод Формы от рабочей поверхности образца, приложение к нему нагрузки, измерение нагрузки и деформации образца 21.Недостатками известного способа являются невозможность измерения свойств тонких, затвердевших слоевдтдивки, так как при удалении всей 65 боковой поверхности Формы происходитразрушение образца ввиду его низкойпрочности, ц невозможность реализации в способе такой силовой нагрузки, которая действует на образецв формах литья под давлением или кокил я.Цель изобретения - расширениефункциональных возможностей методаи повышение точности определения механических свойств при высоких темпе"ратурахПоставленная цель достигается теМчто согласно способу определениямеханических свойств затвердевшегослоя отливки, включающему заливкурасплава в литейную форму, его кристаллизацию, отвод части Формы отрабочей поверхности образца, приложение к нему нагрузки, измерение нагрузки и деформации образца, послекристаллизации слоя образца толщиной, меньшей половины толщины образца, и отвода части формы отобразца воздействуют давлением назеркало незатвердевшего расплава,а затем сливают расплав и измеряют толщину затвердевшего слоя,На чертеже схематически показанпример реализации способа.Форма 1 имеет полость 2 для заливки изучаемого расплава 3, вставку 4, которая при заливке расплава 3 расположена заподлицо с поверхностью 5 формы 1, а при создании безопорной зоны б отодвигается в положение,7. Расплав заливают в Формудо уровня 8, на поверхности формыэатвердевает слой металла толщиной 9, Кроме того, показаны высота 10 жидкого металла от зеркаларасплава до беэопорной зоны, конФигурация 11 деФОРмированной коркипосле приложения нагрузки, устройство 12 для приложения внешнего давления, величина вспучивания 13 корки вбезопорную зону.Способ осуществляют следующимобразом,В полость 2 Формы 1 заливают изучаемый расплав 3 до уровня 8, превышающего место создания безопорнойфзоны б, выдерживают расплав 3, послечего при необходимости нагружают еговнешней нагрузкой и отодвигают вставку 4 в положение 7. При этом затвердевший на стенке Формы 1 слой толщиной 9 под действием- распределеннойнагрузки со стороны неэатвердевшегорасплава 3 деформируется и принимаетконфирурацию 11, показанную пунктиром. При достаточной его интегральнойпрочности, достигнутой к моменту приложения нагрузки, такая конфигурациясохраняется, а если нагрузка превышает прочность слоя, он прорываетсяв центральной части беэопорной зо1070449 Составитель М.ЕршовРедактор С.Квятковская Техред Т.Маточка Корректор А.Дзятко Заказ 11672/41 Тираж 827 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5филиал ППП Патентф, г.ужгород, ул .Проектная, 4 ны б . После выдержки, необходимой для Реализации действия давления расплава 3 на слой толщиной 9, снимают внешнюю нагрузкуи сливают неэатвердевшую часть расплава 3, После остывания измеряют толщину 9 слоя в безопорной зоне.Численную характеристику свойств затвердевшего слоя вычисляют погеометрическим параметрам безопорной зоны, виду и величине деформации продавленного участка 11, известной нагрузке на слой б и его толщине. Например, за количественную меру пластичности слоя, затвердевшего к какому-либо моменту, может быть принята 15 относительная деформация Еслоя в безопорной зоне, при заданной нагрузке определяемая уравнениема( Р)где В- площадь вспученной поверхнос ти в безопорной зоне;Роплощадь безопорной зоны доначала деформации.За количественную меру предельной пластичности. может быть принята, например, величина вспучивания 13 слоя в круглой беэопорной зоне заданного диаметра, при которой происходит разрыв слоя.За численную меру прочности может 30 быть принята, например, нагрузка Р на расплав в кРуглой безопорной зоне, полученная при заданном ее диаметре, при которой происходит разрыв слоя.Численные параметры выбираются в 35 зависимости от технологических задач, для решения которых приводится определение свойств затвердевшего слоя. Толщину испытываемого затвердевшего слоя можно определять также беэ слива незатвердевшего расплава непосредственно при его нагружении. Для этого Фиксируют время от конца заливки до приложения испытательной нагрузки, а отдельно определяют толщину слоя, соответствующую этому времени, например, экспериментально, путем выпива не- затвердевшей части расппава или рас четом по известным зависимостям для скорости затвердевания. При использовании предлагаемого способа механические свойства эа" твердевшего слоя расплава определяются при распределении температуры в поперечном сечении слоя, соответ" ствующем распределению температуры при отливке исследуемого сплава в такую же форму; механические свойства определяют в любой заданный мо" мент цикла формирования отливкиу механические свойства определяют осредненными по всему эатвердевше" му к моменту создания беэопорной зоны слою независимо от их распреде. ления по сечению, что позволяет их использовать непосредственно в технологических расчетах. Свойства затвердевшего слоя расплава, определенные предлагаелым способом, могут быть использованы в технологических расчетах при литье в песчаные и металлические Формы, в литье под давлением; а также для сравнения технологических хара;те" ристик литейных сплавов .